几种负载型半导体光催化剂的制备及其对太阳光降解有机染料的催化性能

论文摘要

工业的高速发展对人类赖以生存的环境造成了不小的威胁与危害。近年来,环境污染问题倍受人类的关注。对有机污染物的降解已成为环境科学中的热点问题,在各种降解方法中,光催化降解反应,因其降解完全,无二次污染,可直接利用太阳光等优点,是其它方法不可替代的。但这种方法也有很多不足:如光催化剂对光的利用率较低,吸附性较差,难以回收再利用等。将纳米半导体光催化剂负载在各种载体上,是解决上述问题的有效途径之一。本论文利用蒙脱土和坡缕石两种粘土矿物来负载半导体光催化剂TiO2,ZnO,研究了几种负载型半导体光催化剂在太阳光下对有机染料的降解行为。论文共分四部分:第一章文献综述本章从半导体光催化剂的制备方法,光催化机理,半导体光催化剂的改性,在环境科学领域的应用等方面进行了简要的综述,同时对蒙脱土,坡缕石等天然矿物做了简要的介绍。第二章TiO2柱撑蒙脱土的制备及对酸性品红的太阳光光催化降解本章基于TiO2光催化剂的优良光催化活性,采用酸性溶胶法合成了二氧化钛柱撑蒙脱土,利用XRD、SEM、IR、TG、UV-Vis等技术对该复合光催化剂进行了表征。X-射线衍射（XRD）分析表明二氧化钛柱撑蒙脱土的层间距较钠基蒙脱土有明显的增大,紫外-可见漫反射吸收光谱表明二氧化钛柱撑蒙脱土对可见光具有更高的光吸收效率。利用太阳光照射下酸性品红的光催化降解实验,研究了复合光催化剂的光催化活性。结果表明,该复合光催化剂较纳米二氧化钛对酸性品红表现出更高的光催化降解活性,而且比纳米二氧化钛更易于沉降分离。第三章坡缕石负载型ZnO光催化剂的制备及其对亚甲基兰的太阳光光催化降解反应的催化作用本章基于ZnO光催化剂的优良光催化活性,采用溶胶-凝胶法以坡缕石作载体合成了坡缕石负载型ZnO光催化剂,利用XRD、SEM、IR、TG、UV-Vis等技术对该复合光催化剂进行了系统表征。并以亚甲基兰溶液作为模型,利用太阳光进行亚甲基兰溶液的光催化降解实验,研究了负载型光催化剂的光催化活性。实验研究表明,该复合光催化剂较未负载的ZnO对亚甲基兰溶液表现出了更高的光催化降解活性,40min内对亚甲基兰溶液的光催化降解率能达到99%以上。而且较未负载的ZnO更易于沉降分离。第四部分坡缕石负载型ZnO/SnO2光催化剂的制备及对亚甲基兰的太阳光光催化降解反应的催化作用本章采用共沉淀法制备了负载型复合光催化剂ZnO/SnO2/PG,运用XRD,FTIR,UV-Vis,TG等多种表征手段,对该光催化剂的结构,光谱性质及热稳定性进行了分析,同时利用在太阳光下对水溶液中亚甲基兰的降解实验对催化剂的光催化性能进行了评价。结果表明,坡缕石负载的复合光催化剂有很好的热稳定性和较高的光催化活性,120min内对亚甲基兰去除率达到95%以上,该降解反应符合一级反应动力学方程。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 半导体光催化剂研究进展
• 1.1 印染废水
• 1.1.1 印染废水的分类及特点
• 1.1.2 印染废水的处理方法
• 1.2 半导体光催化技术
• 1.2.1 半导体光催化技术的研究进展
• 1.2.2 半导体光催化机理
• 1.2.3 半导体光催化反应动力学
• 1.2.4 半导体光催化剂目前存在的问题
• 1.2.5 半导体光催化剂的改性
• 1.3 光催化剂的固定
• 1.3.1 载体的选择
• 1.3.2 载体的种类
• 1.3.3 光催化剂的固定方法
• 1.4 本研究的意义和实验目标
• 参考文献
• 2柱撑蒙脱土的制备及对酸性品红的太阳光光催化降解'>第二章 TiO₂柱撑蒙脱土的制备及对酸性品红的太阳光光催化降解
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 试剂与仪器
• 2.1.2 实验方法
• 2.1.3 催化剂的表征
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 酸性品红的性质
• 2.2.2 催化剂的结构、组成与表面形貌分析
• 2.2.3 紫外-可见吸收光谱
• 2.2.4 光催化活性的评价
• 2.2.5 光催化动力学
• 2.3 本章小结
• 参考文献
• 第三章 坡缕石负载型ZnO光催化剂的制备及其对亚甲基兰的太阳光光催化降解反应的催化作用
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 试剂与仪器
• 3.1.2 实验方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 催化剂的结构分析
• 3.2.2 催化剂的热稳定性
• 3.2.3 光催化剂的光吸收性质
• 3.2.4 光催化活性的评价
• 3.2.5 光催化降解反应的动力学
• 3.3 本章小结
• 参考文献
• 2光催化剂的制备及对亚甲基兰的太阳光光催化降解反应的催化作用'>第四章 坡缕石负载型ZnO/SnO₂光催化剂的制备及对亚甲基兰的太阳光光催化降解反应的催化作用
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 试剂与仪器
• 4.1.2 实验方法
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 催化剂的结构分析
• 4.2.2 催化剂的热稳定性
• 4.2.3 光催化剂的紫外-可见吸收光谱
• 4.2.4 光催化活性的评价
• 4.2.5 光催化降解反应的动力学
• 4.3 本章小结
• 参考文献
• 发表论文
• 致谢